JP7027195B2 - Motor system and its control method - Google Patents
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Description
本発明は、電動機システム及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an electric motor system and a control method thereof.
従来、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を燃焼室内へ送り込む過給機が知られており、たとえば舶用ディーゼル機関や発電用ディーゼル機関のような2ストローク低速機関等においても広く使用されている。このような過給機は、燃焼用空気を圧縮する圧縮機及び圧縮機の駆動源になるタービンが回転軸に接続され、ケーシング内に収納されて一体に回転する。なお、タービンは、内燃機関の排気ガスが保有するエネルギーにより駆動される。 Conventionally, a supercharger that compresses the combustion air of an internal combustion engine and sends high-density air into the combustion chamber is known. For example, it is widely used in a two-stroke low-speed engine such as a marine diesel engine or a power generation diesel engine. It is used. In such a turbocharger, a compressor that compresses combustion air and a turbine that is a drive source of the compressor are connected to a rotating shaft, and are housed in a casing to rotate integrally. The turbine is driven by the energy possessed by the exhaust gas of the internal combustion engine.
上述した過給機として、例えば、回転軸に高速の発電電動機を接続したハイブリッド過給機が知られている。このハイブリッド過給機は、通常の過給機と同様に加圧した燃焼用空気を内燃機関に供給するとともに、余剰の排ガスエネルギーを使って発電し、電力を供給することもできる。 As the above-mentioned turbocharger, for example, a hybrid turbocharger in which a high-speed generator motor is connected to a rotating shaft is known. This hybrid turbocharger can supply pressurized combustion air to the internal combustion engine in the same manner as a normal turbocharger, and can also generate electricity by using surplus exhaust gas energy to supply electric power.
また、上述したハイブリッド過給機の発電電動機に代えて小型化した電動機を採用し、この電動機を過給機に内蔵した電動アシスト過給機が知られている。この電動アシスト過給機は、回転軸を吸入空気導入路側へ延長した軸延長部に小型化した電動機が取り付けられる。この場合、電動機の回転子の重量を既存の過給機軸受により充分支えることができるため、電動機専用の軸受を不要とする、すなわち、電動機専用の軸受を持たないオーバーハング構造が一般的である。このような電動アシスト過給機は、例えば主機関低負荷時に十分な排気ガス量を得られない場合、主機への掃気圧力が足りなくなるため、従来の補助ブロアの使用に替えて電動機に通電し、電動機の駆動力を加えて圧縮機の駆動をアシストする。 Further, an electrically assisted supercharger in which a miniaturized motor is adopted in place of the generator motor of the hybrid supercharger described above and the motor is built in the supercharger is known. In this electrically assisted turbocharger, a miniaturized motor is attached to a shaft extension portion in which the rotation shaft is extended toward the intake air introduction path side. In this case, since the weight of the rotor of the motor can be sufficiently supported by the existing supercharger bearing, an overhang structure that does not require a bearing dedicated to the motor, that is, does not have a bearing dedicated to the motor is common. .. In such an electrically assisted turbocharger, for example, when a sufficient amount of exhaust gas cannot be obtained when the load on the main engine is low, the scavenging pressure to the main engine becomes insufficient, so the electric motor is energized instead of using the conventional auxiliary blower. , Assists the drive of the compressor by adding the driving force of the motor.
ところで、上述したようなハイブリッド過給機の発電電動機や電動アシスト過給機の電動機には、回転子に永久磁石を用いたモータが採用されている。このようなモータは回転数と逆起電力とが比例するため、例えば、モータを駆動する電力変換装置(インバータ等)を設計する場合には、モータの最高回転数に対応する電圧を定格電圧とする必要がある。
また、モータの設計では、必要な出力電力から定格電圧と定格電流とをバランスよく設計する必要がある。モータを小型化するためには、定格電流を下げる必要があるが、定格電流を下げてしまうと、一定の出力を得るためには定格電圧を上げる必要がある。そして、モータの定格電圧を上げると、これに伴い、電力変換装置の定格電圧を上げなければならず、耐電圧性能の高い電力変換装置を採用する必要がある。
また、特に、オーバーハング構造を採用する電動アシスト過給機の場合には、モータだけではなく、電力変換装置についても機械的に過給機の最高回転数に耐え得る設計にする必要があった。
By the way, a motor using a permanent magnet for a rotor is adopted as a generator motor of a hybrid supercharger and a motor of an electrically assisted supercharger as described above. Since the rotation speed of such a motor is proportional to the counter electromotive force, for example, when designing a power conversion device (inverter, etc.) for driving the motor, the voltage corresponding to the maximum rotation speed of the motor is defined as the rated voltage. There is a need to.
Moreover, in the design of the motor, it is necessary to design the rated voltage and the rated current in a well-balanced manner from the required output power. In order to reduce the size of the motor, it is necessary to lower the rated current, but if the rated current is lowered, it is necessary to raise the rated voltage in order to obtain a constant output. Then, when the rated voltage of the motor is increased, the rated voltage of the power conversion device must be increased accordingly, and it is necessary to adopt a power conversion device having high withstand voltage performance.
In particular, in the case of an electrically assisted turbocharger that employs an overhang structure, it was necessary to mechanically design not only the motor but also the power converter to withstand the maximum rotation speed of the turbocharger. ..
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、過給機の回転軸に連結される電動機システムにおいて、電力変換装置の耐電圧性能を過度に上げることなく、電動機のサイズを低減することのできる電動機システム及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in an electric motor system connected to a rotating shaft of a supercharger, the size of the electric motor can be reduced without excessively increasing the withstand voltage performance of the power converter. It is an object of the present invention to provide a motor system that can be reduced and a control method thereof.
本発明の第一態様は、過給機の回転軸に連結される電動機と、前記電動機に電力を供給する電力変換手段と、前記電動機と前記電力変換手段との接続及び切断を切り替える接続切替手段と、前記接続切替手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記電動機の回転数が第1閾値以上であるか否かを判定する第1制御手段と、前記電動機の回転数が前記第1閾値よりも大きな値に設定された第2閾値以上であるか否かを判定する第2制御手段とを備え、前記第1制御手段によって前記電動機の回転数が前記第1閾値以上であると判定された場合、または、前記第2制御手段によって前記電動機の回転数が前記第2閾値以上であると判定された場合に、前記電動機と前記電力変換手段との接続を切断するように前記接続切替手段を制御し、前記第2閾値は、前記電力変換手段の許容電圧から決定される最大回転数または前記最大回転数に所定の余裕度を持った値に設定されるとともに、前記過給機の最大回転数よりも小さな値に設定されている電動機システムである。 A first aspect of the present invention is a connection switching means for switching between a motor connected to a rotary shaft of a supercharger, a power conversion means for supplying power to the motor, and a connection / disconnection between the motor and the power conversion means. And a control means for controlling the connection switching means, the control means includes a first control means for determining whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, and a rotation speed of the electric motor. Is provided with a second control means for determining whether or not is equal to or higher than the second threshold set to a value larger than the first threshold, and the rotation speed of the motor is equal to or higher than the first threshold by the first control means. When it is determined that the number of revolutions of the motor is equal to or higher than the second threshold value by the second control means, the connection between the motor and the power conversion means is disconnected. The connection switching means is controlled, and the second threshold value is set to the maximum rotation speed determined from the allowable voltage of the power conversion means or a value having a predetermined margin for the maximum rotation speed, and the said. It is a motor system that is set to a value smaller than the maximum rotation speed of the supercharger.
本態様に係る電動機システムによれば、電動機の回転数が第1閾値または第2閾値以上と判定された場合には、電動機と電力変換手段との接続が切断されるので、電動機の定格電圧に合わせて電力変換手段の耐電圧を高く設計する必要がない。換言すれば、電力変換手段が有する耐電圧性能に応じた回転数に合わせて第1閾値及び第2閾値を設定することで、電力変換手段が耐えうる回転数領域でのみ、電力変換手段と電動機との接続を維持することが可能となる。これにより、電力変換手段の耐電圧性能を過給機の最高回転数に相当する電圧まで引き上げる必要がなくなり、比較的安価な電力変換手段を採用することが可能となる。 According to the electric motor system according to this aspect, when it is determined that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value or the second threshold value, the connection between the electric motor and the power conversion means is disconnected, so that the rated voltage of the electric motor is used. At the same time, it is not necessary to design the withstand voltage of the power conversion means to be high. In other words, by setting the first threshold and the second threshold according to the rotation speed according to the withstand voltage performance of the power conversion means, the power conversion means and the electric motor can be used only in the rotation speed region that the power conversion means can withstand. It becomes possible to maintain the connection with. This eliminates the need to raise the withstand voltage performance of the power conversion means to a voltage corresponding to the maximum rotation speed of the turbocharger, and makes it possible to adopt a relatively inexpensive power conversion means.
例えば、電動アシスト過給機等の過給機システムにおいては、電動機による加勢(アシスト)は、必ずしも過給機の最高回転数まで行われるわけではなく、例えば、そのおよそ半分程度までの回転数までしか必要とされない。したがって、上記第1閾値を電動機による加勢が必要とされない回転数領域の下限値に設定することで、電動機への電力供給を最小限の回転数範囲に制限することができ、不必要な電力の消費を解消することが可能となる。更に、本態様に係る電動機システムによれば、第1制御手段及び第2制御手段の両方において電動機の回転数と各閾値とを比較するので、制御に冗長性を持たせることが可能となる。 For example, in a supercharger system such as an electrically assisted turbocharger, energization (assist) by the motor is not always performed up to the maximum rotation speed of the turbocharger, for example, up to about half of the rotation speed. Only needed. Therefore, by setting the first threshold value to the lower limit value of the rotation speed region in which the motor does not need to be energized, the power supply to the motor can be limited to the minimum rotation speed range, and unnecessary power can be used. It is possible to eliminate consumption. Further, according to the electric motor system according to this aspect, since the rotation speed of the electric motor and each threshold value are compared in both the first control means and the second control means, it is possible to provide redundancy in the control.
上記電動機システムは、前記過給機の回転数を計測する回転数計測手段を備え、前記第1制御手段は、前記回転数計測手段の計測値を前記電動機の回転数として用いることとしてもよい。 The electric motor system may include a rotation speed measuring means for measuring the rotation speed of the turbocharger, and the first control means may use the measured value of the rotation speed measuring means as the rotation speed of the electric motor.
上記電動機システムは、前記電力変換手段から出力される線間電圧を計測する電圧計測手段を備え、前記第2制御手段は、前記電圧計測手段の計測値を用いて前記電動機の回転数を得ることとしてもよい。 The electric motor system includes a voltage measuring means for measuring a line voltage output from the power conversion means, and the second control means obtains the rotation speed of the electric motor by using the measured value of the voltage measuring means. May be.
上記電動機システムは、前記電動機と前記電力変換手段とが接続されている状態において、前記電力変換手段から前記電動機に流れる電流を計測する電流計測手段を備え、前記第2制御手段は、前記電流計測手段の計測値を用いて前記電動機の回転数を得ることとしてもよい。 The electric motor system includes a current measuring means for measuring a current flowing from the power converting means to the electric motor in a state where the electric motor and the electric power conversion means are connected, and the second control means is the current measuring means. The rotation speed of the electric motor may be obtained by using the measured value of the means.
上記電動機システムにおいて、前記第1制御手段は、前記電圧計測手段の計測値を用いて得られた前記電動機の回転数および前記電流計測手段の計測値を用いて得られた前記電動機の回転数の少なくともいずれか一方を前記第2制御手段から取得し、前記第2制御手段から取得した各前記電動機の回転数が前記第1閾値以上であるか否かを判定することとしてもよい。 In the electric motor system, the first control means is the rotation speed of the electric motor obtained by using the measured value of the voltage measuring means and the rotation speed of the electric motor obtained by using the measured value of the current measuring means. At least one of them may be acquired from the second control means, and it may be determined whether or not the rotation speed of each motor acquired from the second control means is equal to or higher than the first threshold value.
このように、回転数計測手段の計測値だけでなく、電圧計測手段の計測値から得られる電動機の回転数、電流計測手段の計測値から得られる電動機の回転数を用いて判定を行うので、計測値にも冗長性を持たせることが可能となる。 In this way, not only the measured value of the rotation speed measuring means, but also the rotation speed of the motor obtained from the measured value of the voltage measuring means and the rotation speed of the motor obtained from the measured value of the current measuring means are used for the determination. It is possible to give redundancy to the measured values.
上記電動機システムにおいて、前記制御手段は、前記接続切替手段によって前記電動機と前記電力変換手段との接続が切断されている場合に、前記電動機の回転数が前記第1閾値未満に設定されている第3閾値未満である場合に、前記電動機と前記電力変換手段とを接続するように前記接続切替手段を制御することとしてもよい。 In the electric motor system, the control means is set to have a rotation speed of the electric motor less than the first threshold value when the connection between the electric motor and the electric power conversion means is disconnected by the connection switching means. When it is less than three threshold values, the connection switching means may be controlled so as to connect the electric motor and the power conversion means.
上記構成によれば、電動機の回転数が第3閾値を超える回転数領域において、電力変換手段と電動機とが接続されることを回避することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to avoid connecting the power conversion means and the electric motor in the rotation speed region where the rotational speed of the electric motor exceeds the third threshold value.
上記電動機システムにおいて、前記第1制御手段は、電動機の回転数が、前記第1閾値よりも大きな値、かつ、前記第2閾値よりも小さな値に設定された第4閾値以上であるか否かを判定し、前記電動機の回転数が前記第4閾値以上である場合に、前記電動機と前記電力変換手段との接続を切断するように前記接続切替手段を制御することとしてもよい。 In the electric motor system, the first control means determines whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the fourth threshold value set to a value larger than the first threshold value and smaller than the second threshold value. When the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the fourth threshold value, the connection switching means may be controlled so as to disconnect the connection between the electric motor and the power conversion means.
上記構成によれば、第1制御手段によって電動機の回転数が第4閾値以上であると判定された場合には、第1制御手段から接続切替手段に対して電動機と電力変換手段との接続を遮断させるような制御が行われる。これにより、速やかに電動機と電力変換手段との接続を遮断することができる。また、第2制御手段の故障等によって第2制御手段による接続切替手段の制御が不可能な場合にも、第1制御手段から接続切替手段を制御することができるので、冗長性をより高めることが可能となる。 According to the above configuration, when the first control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the fourth threshold value, the first control means connects the electric motor and the power conversion means to the connection switching means. Control is performed to shut off. As a result, the connection between the motor and the power conversion means can be quickly cut off. Further, even when the connection switching means cannot be controlled by the second control means due to a failure of the second control means or the like, the connection switching means can be controlled from the first control means, so that the redundancy is further enhanced. Is possible.
上記電動機システムにおいて、前記第1制御手段は、前記第2制御手段の上位装置であり、前記第2制御手段として、前記第1制御手段よりも処理速度が速い制御手段を採用することとしてもよい。 In the motor system, the first control means is a higher-level device of the second control means, and as the second control means, a control means having a faster processing speed than the first control means may be adopted. ..
上記構成によれば、第1制御手段よりも処理速度の速い第2制御手段において、第1閾値よりも高い第2閾値を用いた回転数の判定処理が行われる。これにより、仮に、第1制御手段において電動機の回転数が第1閾値以上であることが検知されずに、第2制御手段において、電動機の回転数が第2閾値以上であると判定された場合でも、迅速に接続切替手段を制御することが可能となる。 According to the above configuration, in the second control means whose processing speed is faster than that of the first control means, the rotation speed determination process using the second threshold value higher than the first threshold value is performed. As a result, if the first control means does not detect that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, and the second control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the second threshold value. However, it is possible to quickly control the connection switching means.
本発明の第二態様は、上記のいずれかに記載の電動機システムと、前記電動機システムが備える前記電動機が回転軸に連結された過給機とを備える過給機システムである。 The second aspect of the present invention is a supercharger system including the electric motor system according to any one of the above and a supercharger in which the electric motor included in the electric motor system is connected to a rotating shaft.
本発明の第三態様は、上記記載の過給機システムと、前記過給機システムによって外気が圧送される内燃機関とを備える船舶である。 A third aspect of the present invention is a ship including the supercharger system described above and an internal combustion engine to which outside air is pumped by the supercharger system.
本発明の第四態様は、過給機の回転軸に連結される電動機と、前記電動機に電力を供給する電力変換手段とを備えた電動機システムの制御方法であって、前記電動機の回転数が第1閾値以上であるか否かを判定する第1制御手段と、前記電動機の回転数が前記第1閾値よりも大きな値に設定された第2閾値以上であるか否かを判定する第2制御手段とを個別にそれぞれ設け、前記第1制御手段によって前記電動機の回転数が前記第1閾値以上であると判定された場合、または、前記第2制御手段によって前記電動機の回転数が前記第2閾値以上であると判定された場合に、前記電動機と前記電力変換手段との接続を切断し、前記第2閾値は、前記電力変換手段の許容電圧から決定される最大回転数または前記最大回転数に所定の余裕度を持った値に設定されるとともに、前記過給機の最大回転数よりも小さな値に設定されている電動機システムの制御方法である。 A fourth aspect of the present invention is a control method of an electric motor system including an electric motor connected to a rotating shaft of a supercharger and a power conversion means for supplying electric power to the electric motor, wherein the rotation speed of the electric motor is the same. A first control means for determining whether or not the motor is equal to or higher than the first threshold, and a second for determining whether or not the rotation speed of the motor is equal to or higher than the second threshold set to a value larger than the first threshold. A control means is provided individually, and when the first control means determines that the rotation speed of the motor is equal to or higher than the first threshold value, or the second control means determines that the rotation speed of the motor is the first. When it is determined that the value is 2 thresholds or more, the connection between the motor and the power conversion means is disconnected, and the second threshold is the maximum rotation speed determined from the allowable voltage of the power conversion means or the maximum rotation. This is a control method for a motor system in which the number is set to a value having a predetermined margin and is set to a value smaller than the maximum rotation speed of the supercharger.
本発明によれば、過給機の回転軸に連結される電動機システムにおいて、電力変換装置の耐電圧性能を過度に上げることなく、電動機のサイズを低減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, in an electric motor system connected to a rotary shaft of a turbocharger, it is possible to reduce the size of the electric motor without excessively increasing the withstand voltage performance of the power converter.
〔第1実施形態〕
以下に、本発明の電動機システム及びその制御方法の第1実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明の電動機システムを船舶に適用される電動アシスト過給機に適用した場合を例示して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the motor system of the present invention and the control method thereof will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where the motor system of the present invention is applied to an electrically assisted turbocharger applied to a ship will be illustrated and described.
図1は、本発明の第1実施形態に係る過給機システムの概略構成を示した図である。図1に示すように、過給機システムは、船舶に搭載されて使用されるシステムであり、過給機10と、電動機システム1とを主な構成として備えている。
過給機10は、舶用ディーゼルエンジン(内燃機関)から排出された排ガスによって駆動される排気タービン21と、排気タービン21により駆動されて内燃機関に外気を圧送する圧縮機23とを備えている。このように、過給機10は、舶用ディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスを圧縮機23の駆動力として利用するものである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a turbocharger system according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the supercharger system is a system mounted on a ship and used, and includes a
The
電動機システム1は、電動機30と、電力変換装置20と、制御装置40とを主な構成として備えている。
電動機30は、排気タービン21および圧縮機23の回転軸に連結され、圧縮機23の駆動をアシストする。
電力変換装置20は、電動機30と船内系統(電源)16との間に接続され、制御装置40からの制御信号に基づいて駆動することにより、電動機30に三相交流電力を供給する。電力変換装置20は、例えば、コンバータ12と、インバータ14と、コンバータ12及びインバータ14とを接続する直流バス15に設けられた平滑コンデンサ18とを主な構成として備えている。
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コンバータ12は、船内系統16からの三相交流電力を直流電力に変換して直流バス15に出力する。平滑コンデンサ18は、直流電圧変動を低減する。インバータ14は、直流バス15を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動機30に出力する。
インバータ14は、例えば、6つのスイッチング素子をブリッジ接続してなる回路で構成されている。なお、インバータ14の構成については、この例に限定されず、他の構成を採用することも可能である。
The
The
更に、電動機システム1において、インバータ14と電動機30とを接続する三相電線には、インバータ14と電動機30との接続/切断を切り替えるコンタクタ(接続切替手段)50が設けられている。なお、インバータ14と電動機30との接続/切断を切り替える機構は、上記コンタクタに限定されない。すなわち、インバータ14と電動機30との接続/切断を切り替え可能な機構を適宜採用することが可能である。
制御装置40は、後述する各種センサの計測値に基づいて、電力変換装置20及びコンタクタ50を制御する。
Further, in the
The
図2は、電動機システム1に設けられた各種センサの一例について示した図である。図2に示すように、電動機システム1は、インバータ14から電動機30に供給される相間電圧を計測する電圧センサ60a、60b、インバータ14から電動機30に流れる交流電流を計測する電流センサ70a、70b、過給機10の回転数を計測する回転数センサ80を備えている。ここで、回転数センサ80に加えて、電動機30の回転数を計測する回転数センサを設けてもよい。更に、電動機システム1は、直流バス15の直流電圧を計測する電圧センサ(図示略)等を有している。
なお、以下の説明において、各々のセンサを区別する場合には、上記のように符号a、bを付し、各々を特に区別しない場合には、a、bを省略する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of various sensors provided in the
In the following description, when distinguishing each sensor, the reference numerals a and b are added as described above, and when each sensor is not particularly distinguished, a and b are omitted.
本実施形態では、電圧センサ60aがU相とV相との線間電圧Vuvを、電圧センサ60bがV相とW相との線間電圧Vvwを計測する場合を例示しているが、計測される線間電圧の組み合わせはこれらに限定されない。同様に、電流センサ70aがU相電流を、電流センサ70bがV相電流を計測する場合を例示しているが、計測される相電流の組み合わせはこれらに限定されない。
更に、本実施形態では、2つの電圧センサ60、2つの電流センサ70を設けた場合を例示しているが電圧センサ60及び電流センサ70の設置数についてはこれに限定されず、制御装置40が電動機30を制御するのに必要な情報に応じて設置数を適宜増減することが可能である。
In this embodiment, the case where the
Further, in the present embodiment, the case where two voltage sensors 60 and two current sensors 70 are provided is illustrated, but the number of installed voltage sensors 60 and current sensors 70 is not limited to this, and the
制御装置40は、上記各種センサ60、70、80の計測値に基づいてインバータ14を制御するとともに、コンタクタ50の開閉を制御する。
図3は、制御装置40の概略構成を示した図である。図3に示すように制御装置40は、第1制御部41、第2制御部42を備えている。
例えば、第1制御部41及び第2制御部42は、それぞれハードウェア的に独立した装置として構成され、相互に情報の授受が可能な構成とされている。
The
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the
For example, the
第1制御部41及び第2制御部42は、いずれもマイクロプロセッサ等で構成され、例えば、CPU、CPUが実行するプログラム等を記憶するためのROM(Read Only Memory)、各プログラム実行時のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)、他の装置とデータの授受を行うための通信部等を備えている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式でROM等の記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The
第1制御部41は、第2制御部42の上位装置であり、例えば、過給機10の運転状態に応じた電動機30の回転数指令を生成し、第2制御部42に与える。また、第1制御部41は、過給機10の回転数センサ80から計測値を受信し、この回転数ωに基づいてコンタクタ50の開閉を制御する。ここで、回転数センサ80は、例えば、過電流などを羽根車、ロータ先端、スラストカラーの切欠き部等から直接的に回転数を計測するセンサであり、電圧センサ60や電流センサ70等の計測値に基づいて演算により回転数を算出するものとは異なる。第1制御部41の一例として、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)が挙げられる。
The
第2制御部42は、電圧センサ60の電圧計測値及び電流センサ70の電流計測値に基づいて、第1制御部41から受信した回転数指令に電動機30の回転数を一致させるための制御信号(例えば、PWM信号)を生成し、生成した制御信号をインバータ14に与える。これにより、インバータを構成する各スイッチング素子が制御信号に基づいてオンオフすることで、回転数指令に応じた電力をインバータ14に供給することができる。
更に、第2制御部42は、電圧センサ60の電圧計測値Vuv、Vvw及び電流センサ70の電流計測値Iu,Ivに基づいてコンタクタ50の開閉を制御する。具体的には、第2制御部42は、電圧計測値Vuv、Vvwを用いて電動機30の回転数ωvを演算するとともに、電流計測値Iu,Ivを用いて電動機30の回転数ωiを演算し、演算により取得した回転数ωv、ωiに基づいてコンタクタ50の開閉を制御する。また、第2制御部42は、演算した回転数ωv、ωiを第1制御部41に送信する。
なお、相間電圧から電動機30の回転数ωvを演算する方法及び電流計測値から電動機30の回転数ωiを演算する方法についてはいずれも公知の技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
The
Further, the
Since both the method of calculating the rotation speed ωv of the
ここで、電流センサ70による電流計測は、電動機30による過給機10の加勢(モータアシスト)が行われている場合にのみ可能なため、コンタクタ50が開状態にある場合には、電流計測値に基づくコンタクタ50の制御は行われない。
第2制御部42の一例として、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)が挙げられる。第2制御部42は、第1制御部41よりも処理速度が速い制御部とされている。
Here, since the current measurement by the current sensor 70 is possible only when the
An example of the
次に、制御装置40によって実行されるコンタクタ開閉処理について図4~6を参照して具体的に説明する。
まず、コンタクタ50が閉状態とされることによりインバータ14と電動機30とがコンタクタ50を介して接続され、かつ、インバータ14が駆動している状態(以下「モータ同期中」という。)にある場合に、第1制御部41及び第2制御部42によってそれぞれ実行される過回転検知処理について具体的に説明する。
Next, the contactor opening / closing process executed by the
First, when the
図4は、モータ同期中において、第1制御部41によって実行される過回転検知処理の処理手順を示した図である。なお、この過回転検知処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される処理である。
まず、第1制御部41は、回転数センサ80によって計測された回転数ωが第1閾値ω1以上であるか否かを判定する(SA1)。ここで、第1閾値ω1は、後述する第2閾値ω2よりも小さな値に設定されている。第1閾値ω1は、例えば、モータリング上限回転数である。モータリング上限回転数は、例えば、これ以上の回転数ではモータリングしてはいけない回転数、かつ、この回転数で自動でモータリング停止すべき回転数を意味する。
ステップSA1において、回転数ωが第1閾値ω1未満である場合には(SA1:NO)、続いて、第2制御部42から直近に受信した回転数ωvが第1閾値ω1以上であるか否かを判定する(SA2)。この結果、回転数ωvが第1閾値ω1未満である場合には(SA2:NO)、続いて、第2制御部42から直近に受信した回転数ωiが第1閾値ω1以上であるか否かを判定する(SA3)。この結果、回転数ωiが第1閾値ω1未満であると判定した場合には(SA3:NO)、電動機30は過回転状態にないと判断し、当該処理を終了する。
FIG. 4 is a diagram showing a processing procedure of over-rotation detection processing executed by the
First, the
In step SA1, if the rotation speed ω is less than the first threshold value ω1 (SA1: NO), then whether or not the rotation speed ωv most recently received from the
一方、上記回転数ω、ωv、ωiの少なくともいずれか一つが第1閾値ω1以上であると判定した場合には(SA1,2,3のいずれかでYES)、電動機30が過回転状態にあると判定し、コンタクタ50を開状態とする接続切断指令S_openを第2制御部42に送信する(SA4)。
第2制御部42は、接続切断指令S_openを受信すると、インバータ14を停止することによりインバータ14から電動機30への電力供給をゼロとし、この状態でコンタクタ50を開状態とする。これにより、電動機30とインバータ14との接続が切断される。ここで、上記のように、インバータ14を停止させてからコンタクタ50を開状態とすることで、高負荷状態でコンタクタ50を強制的に開状態とする際に発生するアーク放電等を回避することができる。これにより、アーク放電の発生によるインバータ14やコンタクタ50の損傷を防止することができる。
なお、上記例では、ステップSA1、SA2、SA3の順に説明したが、この順番は適宜変更可能である。また、ステップSA1、SA2、SA3の3つの判定処理によって電動機30が過回転状態にあるか否かを判定したが、これら3つの判定処理は少なくとも1つ行われれば足り、他の2つの判定処理を省略することも可能である。
On the other hand, when it is determined that at least one of the above rotation speeds ω, ωv, and ωi is equal to or higher than the first threshold value ω1 (YES in any of SA1, 2, and 3), the
When the
In the above example, steps SA1, SA2, and SA3 have been described in this order, but the order can be changed as appropriate. Further, it is determined whether or not the
次に、モータ同期中において、第2制御部42によって実行される過回転検知処理について説明する。図5は、第2制御部42によって実行される過回転検知処理の処理手順を示したフローチャートである。なお、この過回転検知処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される処理である。また、第2制御部42の方が第1制御部41よりも処理速度が高いため、第2制御部42による過回転検知処理の繰り返し頻度を第1制御部41よりも高く設定してもよい。また、この繰り返し頻度は、電圧センサ60及び電流センサ70のサンプリング間隔に応じて設定されてもよい。
Next, the over-rotation detection process executed by the
まず、第2制御部42は、最新の電圧計測値Vuv、Vvwから電動機30の回転数ωvを演算し、演算した回転数ωvが第2閾値ω2以上であるか否かを判定する(SB1)。
ここで、第2閾値ω2は、インバータ14の定格電圧から決定される最大回転数、換言すると、モータ同期中においてインバータ14が電動機30と接続可能な最大回転数に設定されている。電動機30の回転数が第2閾値以上となる領域は、重故障につながる回転数領域と位置付けられる。また、本来であれば、電動機30の回転数が上述した第1閾値ω1以上となった時点で第1制御部41によって過回転状態であると判定されるため、電動機30が第1閾値ω1以上で回転していること自体が異常である。したがって、電動機30が第2閾値ω2以上であると判定した場合には、可能な限り速やかにコンタクタ50を開状態とすることが要求される。なお、第2閾値ω2は、インバータ14が電動機30と接続可能な最大回転数に所定の余裕度を持った値に設定されていてもよい。なお、第2閾値は、当然ながら過給機10の最大回転数よりも小さな値に設定される。
First, the
Here, the second threshold value ω2 is set to the maximum rotation speed determined from the rated voltage of the
ステップSB1において、回転数ωvが第2閾値ω2未満である場合には(SB1:NO)、続いて、最新の電流計測値Iu,Ivから電動機30の回転数ωiを演算し、演算した回転数ωiが第2閾値ω2以上であるか否かを判定する(SB2)。この結果、回転数ωiが第2閾値ω2未満である場合には(SB2:NO)、電動機30は過回転状態にないと判断し、当該処理を終了する。
In step SB1, when the rotation speed ωv is less than the second threshold value ω2 (SB1: NO), then the rotation speed ωi of the
一方、上記回転数ωv、ωiの少なくともいずれか一つが第2閾値ω2以上であると判定した場合には(SB1またはSB2:YES)、電動機30が過回転状態にあると判定し、コンタクタ50を開状態とする(SB3)。具体的には、第2制御部42は、インバータ14を停止することによりインバータ14から電動機30への電力供給をゼロとし、この状態でコンタクタ50を開状態とする。これにより、電動機30とインバータ14との接続が切断される。なお、上述したように、電動機30の回転数が第2閾値ω2を超えた場合には緊急性が高いので、インバータ14の停止とともにコンタクタ50を開状態としてもよい。
なお、上記例では、ステップSB1、SB2の順に説明したが、この順番は適宜変更可能である。また、ステップSB1、SB2の2つの判定処理によって電動機30が過回転状態にあるか否かを判定したが、これら2つの判定処理は少なくとも1つ行われれば足り、他の1つの判定処理を省略することも可能である。
On the other hand, when it is determined that at least one of the rotation speeds ωv and ωi is equal to or higher than the second threshold value ω2 (SB1 or SB2: YES), it is determined that the
In the above example, steps SB1 and SB2 have been described in this order, but the order can be changed as appropriate. Further, it is determined whether or not the
次に、コンタクタ50が開状態とされ、電動機30とインバータ14とが非接続状態にある場合(以下「モータ非同期中」という。)に、第1制御部41によって実行されるモータ同期判定処理について説明する。図6は、モータ非同期中に第1制御部41によって実行されるモータ同期判定処理の処理手順を示したフローチャートである。
Next, regarding the motor synchronization determination process executed by the
第1制御部41は、回転数センサ80によって計測された回転数ωが、第1閾値よりも小さな値に設定された第3閾値ω3未満であるか否かを判定する(SC1)。ここで、第3閾値ω3は、電動機30とインバータ14とを接続しても問題が生じない回転数領域に設定されている。この結果、回転数ωが第3閾値ω3未満である場合には(SC1:YES)、続いて、第2制御部42から受信した電動機30の回転数ωvが第3閾値ω3未満であるか否かを判定する(SC2)。この結果、回転数ωvが第3閾値ω3未満である場合(SC2:YES)、すなわち、回転数ω、ωvの両方が第3閾値ω3未満である場合には(SC1、SC2:YES)、モータ同期条件成立と判定し(SC3)、コンタクタ50を閉状態とするための接続指令S_closeを第2制御部42に送信する(SC4)。第2制御部42は、接続指令S_closeを受信すると、コンタクタ50を閉状態とし、インバータ14と電動機30とを接続状態とした後、インバータ14の駆動を再開する。
一方、回転数ω、ωvの少なくとも一方が第3閾値ω3以上である場合には(SC1またはSC2:NO)、モータ同期条件不成立と判断し(SC5)、処理を終了する。
The
On the other hand, when at least one of the rotation speeds ω and ωv is equal to or higher than the third threshold value ω3 (SC1 or SC2: NO), it is determined that the motor synchronization condition is not satisfied (SC5), and the process is terminated.
なお、図6に示したフローチャートでは、モータ同期条件として回転数条件のみを採用していたが、この例に限らず、例えば、過給機の運転状態等を考慮してモータ同期条件が成立したか否かを判定することとしてもよい。
また、上記例では、ステップSC1、SC2の順に説明したが、この順番は適宜変更可能である。
In the flowchart shown in FIG. 6, only the rotation speed condition is adopted as the motor synchronization condition, but the present invention is not limited to this example, and the motor synchronization condition is satisfied in consideration of, for example, the operating state of the turbocharger. It may be determined whether or not.
Further, in the above example, steps SC1 and SC2 have been described in this order, but the order can be changed as appropriate.
以上、説明したように、本実施形態に係る電動機システム及びその制御方法によれば、第1制御部41において電動機30の回転数が第1閾値以上と判定された場合、または、第2制御部42において、電動機30の回転数が第2閾値以上であると判定された場合に、コンタクタ50が開状態とされ、電動機30とインバータ14とが非接続状態とされ、電動機30からインバータ14への逆起電力が遮断される。これにより、インバータ14の耐電圧性能を過給機10の最高回転数に相当する電圧まで引き上げる必要がなくなり、比較的安価なインバータ14を採用することが可能となる。
As described above, according to the electric motor system and the control method thereof according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、第1制御部41及び第2制御部42の両方で過回転検知処理を実行するので、制御に冗長性を持たせることが可能となる。
また、本実施形態によれば、第1制御部41は、回転数センサ80によって計測された回転数ωが第1閾値以上であるか否かを判定するので、例えば、第2制御部42における回転数演算機能が故障することにより、回転数ωvや回転数ωiを受信できない場合であっても、回転数センサ80からの信号に基づいて過回転検知処理やモータ同期判定処理を実行することができる。
Further, according to the present embodiment, since the over-rotation detection process is executed by both the
Further, according to the present embodiment, the
また、例えば、電流センサ70はインバータ14内に電流が流れている状態でないと電流を検知することができないため、電流センサ70による計測値に基づいて回転数ωiを得るためには、モータ同期中であることが条件となる。これに対し、電圧センサ60はコンタクタ50よりも過給機側(モータ側)10に設けられていれば、非同期中でも電圧を検知することができる、換言すると、コンタクタ50が開状態であっても電圧を計測することができる。したがって、電圧センサ60に基づいて回転数ωvを算出することにより、モータ非同期中であり、かつ、何らかの要因で回転数センサ80による回転数の計測が不可能な状況であっても、回転数に基づくモータ同期判定処理を実行することが可能となる。
Further, for example, the current sensor 70 cannot detect the current unless the current is flowing in the
また、第1制御部41においては、第2閾値よりも低い第1閾値を用いることにより、電動機30の回転数が第2閾値に到達する前にコンタクタ50を開状態とすることが可能となる。これにより、より安全サイドでインバータ14と電動機30との接続を切断することが可能となる。特に、インバータ14の過回転は重故障に位置づけられるため、第2閾値よりも低い第1閾値を用いて過回転検知を行うことにより、重故障として検知される機会を減らすことができる。なお、本実施形態のように、第1制御部41が直接的にコンタクタ50の開閉を制御しない場合には、第1制御部41において電動機30の回転数が第1閾値以上であると判定されてから、実際にコンタクタ50が開状態とされるまでに通信時間等の時間遅延が発生する。したがって、第1制御部41と第2制御部42との通信期間等も加味して、第1閾値を設定するとよい。具体的には、第1閾値は、第1制御部41において電動機30の回転数が第1閾値以上であると判定されてから実際にコンタクタ50が開状態とされるまでに、電動機30の回転数が第2閾値を超えない範囲に設定されるとよい。
Further, in the
更に、第1制御部41よりも処理速度の速い第2制御部42では、インバータ14の定格電圧から決定される最大回転数の近傍に設定された第2閾値を用いて過回転検知を行う。これにより、電動機30の回転数が第2閾値以上であると判定された場合に、速やかにコンタクタ50を開状態とすることが可能となる。
Further, the
更に、本実施形態によれば、回転数センサ80による計測値だけでなく、電圧センサ60及び電流センサ70の計測値から電動機30の回転数を演算によって取得し、取得したこれらの回転数ωv、ωiを用いて過回転検知を行うので、センサに対しても冗長性を持たせることが可能となる。これにより、過回転検知の確実性をより高めることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, not only the measured values by the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る電動機システム及びその制御方法について説明する。上述した第1実施形態では、第1閾値ω1、第2閾値ω2に基づいて電動機30の過回転を検知することとしたが、本実施形態においては、これら第1閾値ω1及び第2閾値ω2に加えて、第4閾値ω4に基づいて電動機30の過回転状態を検知する点が異なる。
以下、本実施形態に係る電動機システム及びその制御方法について、第1実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, the motor system and the control method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described. In the above-mentioned first embodiment, the over-rotation of the
Hereinafter, the motor system and the control method thereof according to the present embodiment will be omitted from the description in common with the first embodiment, and the differences will be mainly described.
図7は、モータ同期中において、制御装置40の第1制御部41によって実行される過回転検知処理の処理手順を示した図である。なお、この過回転検知処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される処理であり、上述した第1閾値ω1を用いた過回転検知処理と並列に、または、時分割で、或いは、一連の処理として行われても良い。
FIG. 7 is a diagram showing a processing procedure of over-rotation detection processing executed by the
まず、第1制御部41は、回転数センサ80によって計測された回転数ωが第4閾値ω4以上であるか否かを判定する(SD1)。ここで、第4閾値ω4は、上述した第1閾値ω1よりも大きく、第2閾値ω2よりも小さな値に設定されている。この結果、回転数ωが第4閾値ω4未満である場合には(SD1:NO)、続いて、第2制御部42から直近に受信した回転数ωvが第4閾値ω4以上であるか否かを判定する(SD2)。この結果、回転数ωvが第4閾値ω4未満である場合には(SD2:NO)、続いて、第2制御部42から直近に受信した回転数ωiが第4閾値ω4以上であるか否かを判定する(SD3)。この結果、回転数ωiが第4閾値ω4未満であると判定した場合には(SD3:NO)、電動機30は過回転状態にないと判断し、当該処理を終了する。
First, the
一方、上記回転数ω、ωv、ωiの少なくともいずれか一つが第4閾値ω4以上であると判定した場合には(SD1,2,3のいずれかでYES)、電動機30が過回転状態にあるとともに、重故障が発生するおそれがあると判定し、コンタクタ50を開状態とする(SD4)。これにより、電動機30とインバータ14との接続が切断される。このように、電動機の回転数が第4閾値ω4以上であると判定した場合には、第1制御部41からコンタクタ50に対して直接的に接続を遮断させるための信号を出力する。これにより、第2制御部42を介してコンタクタ50を制御する場合に比べて、コンタクタ50を速やかに開状態とすることができる。
On the other hand, when it is determined that at least one of the above rotation speeds ω, ωv, and ωi is equal to or higher than the fourth threshold value ω4 (YES in any of SD1, 2, and 3), the
以上説明してきたように、本実施形態に係る電動機システム及びその制御方法によれば、第1制御部41において電動機30の回転数が第4閾値ω4以上と判定された場合に、第1制御部41からコンタクタ50に対して直接的にコンタクタ50を開状態とする信号が出力される。これにより、上述した第1閾値に基づく過回転検知処理のときと比べて、コンタクタ50が開状態とされるまでの時間を短縮することができ、電動機30とインバータ14とを速やかに非接続状態とすることができる。また、上述した第1閾値ω1及び第2閾値ω2に加えて、第1閾値ω1よりも大きく、第2閾値ω2よりも小さい値に設定された第4閾値ω4を用いて過回転検知処理を行うことにより、例えば、第2制御部42が故障等することにより、上述した第2閾値ω2に基づく過回転検知処理やコンタクタ50の開制御を行うことができない場合でも、第1制御部41から直接的に重故障検知やコンタクタ50の開制御を行うことが可能となる。これにより、冗長性を持たせることができるとともに、安全性を高めることが可能となる。
As described above, according to the electric motor system and the control method thereof according to the present embodiment, when the rotation speed of the
なお、第1制御部(PLC)41は、本来の回転数からずれた回転数を検知しにくいが、第2制御部(DSP)42では検知できる回転数に幅があり、本来の回転数からずれた回転数を検知した場合でも設定した閾値を超えたものと判断してしまう場合がある。このため、第2閾値ω2は、第4閾値ω4よりも可能な限り高い値に設定されることが好ましい。換言すると、第4閾値ω4と第2閾値ω2との差は可能な限り大きな値とされることが好ましい。これにより、第2制御部42による誤検知を回避することが可能となる。また、このような理由から、第2閾値ω2は比較的大きな値、換言すると、第2制御部42による誤検知が発生しにくい値に設定されているので、第1閾値ω1と第2閾値ω2との間に第4閾値ω4を設定しておくことで、第2制御部42によって過回転検知が行われる前に、第1制御部41によって早期に異常を検知することが可能となる。
Although it is difficult for the first control unit (PLC) 41 to detect the rotation speed deviating from the original rotation speed, the rotation speed that can be detected by the second control unit (DSP) 42 varies from the original rotation speed. Even if a deviated rotation speed is detected, it may be determined that the set threshold has been exceeded. Therefore, it is preferable that the second threshold value ω2 is set to a value as higher as possible than the fourth threshold value ω4. In other words, it is preferable that the difference between the fourth threshold value ω4 and the second threshold value ω2 is as large as possible. This makes it possible to avoid erroneous detection by the
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、本実施形態では、船舶に搭載される電動アシスト過給機の電動機システムに本発明の電動機システム及びその制御方法を適用した場合を例示して説明したが、本発明の適用先は、電動アシスト過給機に限定されない。例えば、電動アシスト過給機に更に発電の機能を搭載させたハイブリッド過給機の電動機システムとして本発明を適用してもよい。
Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. Various changes or improvements can be made to the above embodiments without departing from the gist of the invention, and the modified or improved embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the case where the motor system of the present invention and the control method thereof are applied to the motor system of the electrically assisted supercharger mounted on a ship has been described as an example, but the application destination of the present invention is electric. Not limited to assist superchargers. For example, the present invention may be applied as an electric motor system of a hybrid supercharger in which an electric assist supercharger is further equipped with a power generation function.
また、第1実施形態では、第2制御部42がコンタクタ50の開閉制御を行う場合を例示して説明したが、この例に限られず、第1制御部41についてもコンタクタ50の開閉を直接的に制御可能な構成としても良い。より具体的には、電動機の回転数が第1閾値以上であると判定された場合に、第1制御部41からコンタクタ50に対して直接的に開信号を出力することとしてもよい。
Further, in the first embodiment, the case where the
また、本実施形態では、電流センサ70の計測値に基づいて演算された電動機30の回転数ωiを用いて過回転検知を行うこととしたが、電流センサ70は電圧センサ60及び回転数センサ80と異なり、モータ非同期状態では電流を計測することができない。したがって、電流センサ70の計測値から演算される電動機30の回転数ωiを用いずに過回転検知処理を行うこととしてもよい。また、この例に限られず、上記実施形態で説明した過回転検知処理及びモータ同期判定処理は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることが可能である。
Further, in the present embodiment, over-rotation detection is performed using the rotation speed ωi of the
1 電動機システム
10 過給機
14 インバータ
15 直流バス
16 船内系統
20 電力変換装置
21 排気タービン
23 圧縮機
30 電動機
40 制御装置
41 第1制御部
42 第2制御部
50 コンタクタ
60(60a、60b) 電圧センサ
70(70a、70b) 電流センサ
80 回転数センサ
1
Claims (11)
前記電動機に電力を供給する電力変換手段と、
前記電動機と前記電力変換手段との接続及び切断を切り替える接続切替手段と、
前記接続切替手段を制御する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、
前記電動機の回転数が第1閾値以上であるか否かを判定する第1制御手段と、
前記電動機の回転数が前記第1閾値よりも大きな値に設定された第2閾値以上であるか否かを判定する第2制御手段と
を備え、
前記第1制御手段によって前記電動機の回転数が前記第1閾値以上であると判定された場合、または、前記第2制御手段によって前記電動機の回転数が前記第2閾値以上であると判定された場合に、前記電動機と前記電力変換手段との接続を切断するように前記接続切替手段を制御し、
前記第2閾値は、前記電力変換手段の許容電圧から決定される最大回転数または前記最大回転数に所定の余裕度を持った値に設定されるとともに、前記過給機の最大回転数よりも小さな値に設定されている電動機システム。 The motor connected to the rotating shaft of the turbocharger and
A power conversion means for supplying electric power to the motor and
A connection switching means for switching connection and disconnection between the electric motor and the power conversion means, and
A control means for controlling the connection switching means is provided.
The control means is
A first control means for determining whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, and
It is provided with a second control means for determining whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the second threshold value set to a value larger than the first threshold value.
When the first control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, or the second control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the second threshold value. In this case, the connection switching means is controlled so as to disconnect the connection between the electric motor and the power conversion means.
The second threshold value is set to a maximum rotation speed determined from the allowable voltage of the power conversion means or a value having a predetermined margin for the maximum rotation speed, and is higher than the maximum rotation speed of the supercharger. Motor system set to a small value.
前記第1制御手段は、前記回転数計測手段の計測値を前記電動機の回転数として用いる請求項1に記載の電動機システム。 A rotation speed measuring means for measuring the rotation speed of the turbocharger is provided.
The motor system according to claim 1, wherein the first control means uses the measured value of the rotation speed measuring means as the rotation speed of the motor.
前記第2制御手段は、前記電圧計測手段の計測値を用いて前記電動機の回転数を得る請求項1または2に記載の電動機システム。 A voltage measuring means for measuring the line voltage output from the power conversion means is provided.
The motor system according to claim 1 or 2, wherein the second control means obtains the rotation speed of the motor by using the measured value of the voltage measuring means.
前記第2制御手段は、前記電流計測手段の計測値を用いて前記電動機の回転数を得る請求項3に記載の電動機システム。 A current measuring means for measuring the current flowing from the power converting means to the electric motor in a state where the electric motor and the electric power converting means are connected is provided.
The motor system according to claim 3, wherein the second control means obtains the rotation speed of the motor by using the measured value of the current measuring means.
前記第2制御手段は、前記第1制御手段よりも処理速度が速い請求項1に記載の電動機システム。 The first control means is a higher-level device of the second control means.
The motor system according to claim 1, wherein the second control means has a processing speed faster than that of the first control means.
前記電動機システムが備える前記電動機が回転軸に連結された過給機と
を備える過給機システム。 The motor system according to claim 1 and
A supercharger system including a supercharger in which the motor is connected to a rotating shaft.
前記過給機システムによって外気が圧送される内燃機関と
を備える船舶。 A ship comprising the supercharger system according to claim 9 and an internal combustion engine in which outside air is pumped by the supercharger system.
前記電動機の回転数が第1閾値以上であるか否かを判定する第1制御手段と、前記電動機の回転数が前記第1閾値よりも大きな値に設定された第2閾値以上であるか否かを判定する第2制御手段とを個別にそれぞれ設け、
前記第1制御手段によって前記電動機の回転数が前記第1閾値以上であると判定された場合、または、前記第2制御手段によって前記電動機の回転数が前記第2閾値以上であると判定された場合に、前記電動機と前記電力変換手段との接続を切断し、
前記第2閾値は、前記電力変換手段の許容電圧から決定される最大回転数または前記最大回転数に所定の余裕度を持った値に設定されるとともに、前記過給機の最大回転数よりも小さな値に設定されている電動機システムの制御方法。
It is a control method of an electric motor system including an electric motor connected to a rotary shaft of a turbocharger and a power conversion means for supplying electric power to the electric motor.
The first control means for determining whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, and whether or not the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the second threshold value set to a value larger than the first threshold value. A second control means for determining whether or not the product is provided separately.
When the first control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the first threshold value, or the second control means determines that the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the second threshold value. In some cases, the connection between the motor and the power conversion means is disconnected,
The second threshold value is set to a maximum rotation speed determined from the allowable voltage of the power conversion means or a value having a predetermined margin for the maximum rotation speed, and is higher than the maximum rotation speed of the supercharger. How to control the motor system set to a small value.
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